Pytania wydziałowe dla kierunków: Energetyka, Mechanika i Budowa Maszyn (ciepła)

1.Definicja entropii.

Entropia jest często definiowana wzorem: ds.= dQ/T. Jeśli mamy jakiś układ izolowany i usuwamy kolejne ograniczenia wewnętrzne, którymi mogą być ścianki adiabatyczne, diatermiczne, nieprzepuszczalne, to układ osiąga kolejne stany równowagi. Po usunięciu wszystkich ograniczeń ustali się zawsze ten sam stan równowagi (pod warunkiem, ze układ jest izolowany i ograniczony ścianką sztywną), co wynika z pewnika równowagi. Dążenie do stanu równowagi termodynamicznej jest połączone z osiąganiem ekstremum przez funkcję charakteryzującą stan czynnika, którą jest entropia. Na tej podstawie sformułowano postulat:

Istnieje funkcja S parametrów ekstensywnych układu zdefiniowana dla wszystkich stanów równowagi i mająca następujące własności.

Wartości parametrów ekstensywnych złożonego układu izolowanego od otoczenia i ograniczonego ściankami sztywnymi, w stanie równowagi po usunięciu wszystkich ograniczeń wewnętrznych, odpowiadają maksimum wartości entropii

Entropia jest funkcją addytywną, ciągłą i różniczkowalną.

2. Podobieństwo zjawisko fizycznych. Liczby podobieństwa.

Teoria podobieństwa zajmuje się określeniem warunków, które muszą być spełnione, aby można było przenieść wyniki badań np. na obiekt większy lub mniejszy. Dzięki bezwymiarowym liczbom podobieństwa możliwe jest określenie osiągów w zmienionych warunkach pracy. Liczby podobieństwa:

Liczba Reynoldsa wiąże siły bezwładności z siłami lepkości Re= wd/v

Liczba Galileusza stosunek sił ciężkości do lepkości Ga=gl³/v (v-lepkość kinematyczna)

Liczba Prandtla Pr= v/a stosunek przenoszenia pędu do przenoszenia ciepła

Liczba Nusselta Nu= αl/λ (opór przewodzenia do oporu przejmowania)

Liczba Macha M= c/a stosunek sił bezwładności do sił ciśnienia absolutnego (a- prędkość dźwięku)

Liczba Frouda- stosunek siły bezwładności z siłami masowymi Fr=
(F-jednostk. Siła masowa, w- prędkość)

3. Metody pomiaru temperatury. Rodzaje termometrów.

Pomiaru temperatury można dokonać tylko w sposób pośredni, opierając się na zależności od temperatury takich właściwości ciał, które można zmierzyć bezpośrednio. Podstawowe wartości temperatury, które wyznaczają skalę temperatury i jednostki to temperatury przemiany fazowej chemicznie czystych substancji (temperatura topnienia lodu i wrzenia wody). Wahania temperatury powodują zmiany takich wielkości fizycznych jak: objętość, ciśnienie, oporność elektryczna. Każda z tych wielkości może być wybrana jako wielkość termometryczna.

Rodzaje termometrów:

1. Rozszerzalnościowe (cieczowe lub oparte na ciałach stałych)

2. Ciśnieniowe (gazowe, cieczowe, parowe)

3. Elektryczne (oporowe, termopary)

4. Optyczne (pirometry optyczne całkowitego promieniowania albo monochromatyczne) działanie opiera się na wykorzystaniu zależności między temperaturą a zdolnością emisyjną całkowitą lub widmową

5. Specjalne:

• Termokalory- farby zmieniające barwę w danej temp

• Stożki segera- mają różne temp mięknięcia

4. Efekt cieplarniany; istota, źródła.

Efekt cieplarniany - zjawisko podwyższenia temperatury planety powodowane obecnością gazów cieplarnianych w atmosferze. Zmiany powodujące wzrost roli efektu cieplarnianego mogą być jedną z przyczyn globalnego ocieplenia.

Ciało niebieskie pozbawione atmosfery (np. Księżyc) pochłania i emituje promieniowanie bezpośrednio ze swojej powierzchni. Atmosfera zaburza ten proces wymiany ciepła, głównie poprzez ograniczenie ilości energii cieplnej wypromieniowywanej z powierzchni planety i dolnych warstw jej atmosfery bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną. Proces ten jest wywołany przez gazy cieplarniane, pyły i aerozole zawieszone w atmosferze.

5. Metody ograniczania emisji CO₂ do atmosfery stosowane w energetyce (współczesne i perspektywiczne).

Zwiększanie sprawności

Zastosowanie odnawialnych źródeł energii

Zastosowanie paliw o mniejszej emisyjności

Wychwytywanie i składowanie CO2

Zastosowanie technologii jądrowych

Zwiększanie efektywności energetycznej odbiorców, ograniczenie zwiększania zużycia energii

6. Technologie odsiarczania spalin.

Metody redukcji emisji SOx mogą być pierwotne (przed wyprowadzeniem spalin z paleniska, odsiarczanie paliwa, uszlachetnienie paliwa np. zgazowanie, dozowanie sorbentu do komory paleniskowej, spalanie fluidalne) bądź wtórne polegające na oczyszczaniu spalin, wśród których wyróżniamy metody suche, półsuche i mokre.

• Metoda sucha

Polega na dosypaniu sorbentu (najczęściej węglan wapnia, ale może być też tlenek wapnia, magnezu albo dolomit) do komory paleniskowej. Sorbent możemy wprowadzać przez specjalne dysze, dodawać do paliwa. Skuteczność tej metody sięga 50%, stosuje się nadmiar sorbentu z zakresu: Ca/S= 2-5. Metoda sucha charakteryzuje się dużymi kosztami eksploatacyjnymi (ze względu na duży nadmiar sorbentu) i małymi nakładami inwestycyjnymi oraz niewielkim zapotrzebowaniem na miejsce. Powoduje ona zwiększenie zapylenia spalin oraz zmianę właściwości popiołu (obniżenie temperatury mięknięcia).

• Metoda mokra

Wszystko dzieje się w reaktorze… spaliny są wprowadzane od dołu i przepływają w górę. W reaktorze umieszczone są dysze zraszające, które rozprowadzają mieszaninę wody z sorbentem. Nad nimi znajdują się separatory kropel. Po tym spotkaniu spaliny mają temperaturę 45-60^oC, są oczyszczone w ponad 95% z SOx dodatkowo w ponad 50% z pyłów, w ok. 20% z NOx oraz w około 50% ze związków chloru i fluoru oraz rtęci. Wodna mieszanina sorbentu opada na dno do wanny, gdzie dodawany jest świeży sorbent, woda i wszystko pompowane jest do zraszaczy. Nadmiar sorbentu dla tej metody wynosi 1,03-1,05 czyli mamy niskie koszty eksploatacyjne, ale niestety wysokie nakłady inwestycyjne np. IOS dla Siekierek będzie kosztować 489 mln (nie pamiętam czy w to wliczony jest nowy komin czy nie). Spaliny mają niską temperaturę i dużą wilgotność, więc przed wpuszczeniem ich w komin musimy je albo podgrzać, albo wyłożyć komin czymś co lubi przebywać w roztworze kwasu siarkowego

• Metoda półsucha

Można ją realizować na różne sposoby. Jednym z nich jest dodawanie sorbentu do komory paleniskowej i zraszanie spalin wodą za kotłem. Można też zraszać spaliny wodnym roztworem sorbentu. Czym więc różni się od mokrej? Ano tym, że dodajemy tego roztworu wodnego sorbentu do spalin tyle, żeby nie schłodzić ich poniżej temperatury punktu rosy i móc bez podgrzewania puścić je w komin. Trzeba jednak za taką instalacją odsiarczania spaliny odpylić przy pomocy filtra workowego. Skuteczność metody zawiera się gdzieś pomiędzy metodą suchą a mokrą 70-90% zależnie od tego ile dodajemy sorbentu i wody.

Ciekawostki:

W EC Pomorzany stosuje się odsiarczanie przy pomocy wiązki elektronów. Pozwala to na redukcję ok. 90% SOx oraz do 60 % NOx.

Sposobem jednoczesnego odsiarczania oraz usuwania NOx może być zastosowanie HUS (Hybrydowego Układu Spalania). Polega to na przeróbce kotła pyłowego na fluidalny. Jak to robimy? Bierzemy kocioł pyłowy, zostawiamy mu jeden (najwyższy rząd palników) i odcinamy dół. Zamiast tego montujemy mu na dole fragment fluidalny z warstwą stacjonarną i dostajemy kocioł w 75% fluidalny i w 25% pyłowy.

7. Technologie redukcji NO_x ze spalania paliw.

Wtrysk wody lub pary do komory spalania. Przyczynia się do zmniejszenia emisji NOx ale zwiększenia emisji niespalonych węglowodorów oraz CO. Powoduje zwiększenie współczynnika przejmowania, zwiększenie temperatury materiału łopatki i zmniejszenie jej żywotności.

Niskoemisyjne palniki i komory spalania (stopniowanie powietrza i paliwa).

Oczyszczanie spalin (np. katalityczne). Wyróżnić możemy:

SCR- Selective Catalytic Reduction metoda sucha polegająca na wprowadzeniu do spalin mieszaniny amoniaku z powietrzem, co powoduje przekształcenie NOx w wolny azot. Reakcja zachodzi intensywnie bez katalizatora w temperaturach 900-1000^oC, zastosowanie katalizatora pozwala ją obniżyć do 290-400 C. alternatywą są katalityczne komory spalania, gdzie redukcja NOx odbywa się w komorze spalania, wymagało to stworzenia nowych materiałów ceramicznych i katalitycznych pozwala na osiąganie NOx równe 3 ppm w spalinach. SCR są wrażliwe na obecność siarki w paliwie (0,1%) bo powstaje siarczan amonu, który obkleja i zatyka katalizator

NSCR-Non Selective Catalytic Reduction - katalizatory trójdrożne służące do redukcji NOx, CO i HC. Pracują dobrze w bardzo wąskim zakresie współczynnika nadmiaru powietrza (0,986-0,99) tzw okno lambda. Redukują: Nox-99%, CO- 95%, HC-70%. Nadmiar powietrza regulowany jest za pomocą sondy lambda. Katalizatory oksydacyjne- na bazie metali (najczęściej platyna) są podobne w budowie do trójdrożnych ale mają większy opór przepływu, stosowane do redukcji CO i HC, często obok SCR

8. Zasada działania sprężarkowej pompy ciepła.

Zasada działania jest taka sama jak dla chłodziarki sprężarkowej. Różnica jest tylko taka, że celem pracy pompy ciepła jest odbiór ciepła przy wyższej temperaturze.

9. Różnica w zasadzie działania maszyn wirnikowych i tłokowych.

typ	Wirnikowe	Tłokowe
Klasa maszyn	Przepływowe	objętościowe
Organ roboczy	Łopatka wirnika	Tłok
nacisk	Związany z ruchem	Statyczny
Energia kinetyczna	Ma znaczenie	Pomijalna
Charakter pracy	Ciągły	Cykliczny

10. Charakterystyka sprawności pomp wirowych i charakterystyka pracy układu pompowego.

Charakterystyka sprawności ma przebieg odwróconej paraboli, maksimum sprawności występuje przy wydajności nominalnej.

Jeśli mamy układ pompowy złożony z dwóch pomp połączonych szeregowo, to wydajność będzie taka sama a wysokość podnoszenia sumą wysokości pomp. Jeśli mamy pompy połączone równolegle to muszą pracować z jednakowymi wysokościami podnoszenia a wydajność jest sumą ich wydajności.

11. Obieg Rankine'a. Metody podwyższenia sprawności siłowni parowych.

1. Podwyższenie temperatury pary świeżej

Zwiększenie sprawności uzyskujemy przez podwyższenie średniej temperatury dostarczania ciepła.

2. Podwyższenie ciśnienia pary świeżej

Zwiększenie ciśnienia pary przy stałej temperaturze powoduje zbliżenie obiegu Rankina do obiegu Carnote'a. Wpływa też na zwiększenie wilgotności pary na końcu procesu rozprężania, co przyspiesza erozję łopatek. Aby temu przeciwdziałać można zwiększać równocześnie temperaturę albo zastosować wtórny przegrzew. Zwiększenie ciśnienia wpływa też na konstrukcję urządzeń (grubsze ścianki).

3. Obniżenie temperatury (a tym samym ciśnienia) w skraplaczu

Obniżanie temperatury w skraplaczu powoduje zmniejszenie ilości ciepła oddanego do otoczenia, a więc zwiększa pracę obiegu. Zależy od czynnika chłodzącego i sposobu chłodzenia. dla obiegów otwartych temperatura skraplania to ok. 28-30^oC, ciśnienie 4 kPa, dla zamkniętych 38-30^oC i 7 kPa.

Na wartość ciśnienia w skraplaczu wpływają także czynniki techniczno-ekonomiczne:

• Krotność chłodzenia (stosunek masy wody chłodzącej do skraplanej pary)- możemy obniżać temperaturę w skraplaczu zwiększając ilość wody chłodzącej, ale trzeba pamiętać, ze zwiększa się praca pompowania tej wody.

• Większa objętość pary na końcu rozprężania- im niższe ciśnienie, tym większa objętość właściwa pary. Wymusza to albo zwiększenie liczby wylotów z turbin, albo powiększenie straty wylotowej.

4. Przegrzew wtórny

Przegrzew wtórny zapewnia poprawę sprawności jeśli średnia temperatura dostarczania ciepła z przegrzewem jest wyższa niż w przypadku jego braku. Przegrzew wtórny zapewnia również mniejszą wilgotność pary na końcu procesu rozprężania. Ciśnienie przegrzewu wynosi zazwyczaj 0,2-0,25 p_o. teoretyczny względny przyrost sprawności wynosi ok. 3-4%, rzeczywisty 4-5%. Różnica jest wywołana faktem, że zwiększenie suchości pary wpływa na zwiększenie sprawności wewnętrznej turbiny.

5. Regeneracyjny podgrzew wody

Polega na wykorzystaniu ciepła już częściowo rozprężonej pary do podgrzewu wody zasilającej. Ciśnienie pary upustowej musi być odpowiednio dobrane, aby uzyskać jak największy wzrost sprawności. W skrajnych przypadkach (upuszczamy parę świeżą lub zza turbiny) nie uzyskamy poprawy sprawności. Im wyższe parametry początkowe pary, tym większy względny przyrost sprawności i wyższą temperaturę wody zasilającej otrzymujemy dla tej samej liczby podgrzewaczy regeneracyjnych. Zwiększanie liczby podgrzewaczy daje coraz mniejszy względny przyrost sprawności i wiąże się z coraz większymi nakładami inwestycyjnymi. Optymalna liczba pogrzewaczy zależy od mocy bloku i parametrów początkowych (dochodzi max. do 8-9). Wzrost sprawności jest największy dla ściśle określonej temperatury wody zasilającej (dla konkretnej liczby podgrzewaczy). Wynosi ona 0,6-0,75 t_n przy danym ciśnieniu.

6. podwyższanie temperatury spalin na wlocie do turbiny gazowej oraz stosowanie układów gazowo-parowych

7. podwyższanie sprawności poszczególnych urządzeń

8. obniżanie strat przesyłania energii elektrycznej i ciepła

12. Pojęcie komfortu cieplnego

Komfortem cieplnym określa się stan, w którym człowiek nie czuje chłodu ani ciepła. W warunkach komfortu cieplnego bilans cieplny organizmu jest zrównoważony, a oddawanie ciepła odbywa się przez promieniowanie, konwekcję i pocenie niewyczuwalne oraz przez parowanie z dróg oddechowych. Temperatura ciała w stanie spoczynku wynosi około 37^oC, a średnia ważona temperatura powierzchni skóry mieści się w granicach 32-34^oC

W przypadku oceny komfortu cieplnego odczucia cieplne człowieka odnoszą się do równowagi cieplnej całego ciała. Na tę równowagę wpływa aktywność fizyczna człowieka i odzież oraz parametry otoczenia takie, jak: temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania, prędkość przepływu powietrza i wilgotność powietrza.

Po przeprowadzeniu oceny lub pomiarów powyższych czynników można na podstawie aktualnego stanu wiedzy przewidzieć wrażenia cieplne człowieka, wyrażone w 7-stopniowej skali wrażeń cieplnych, jako: gorące (+3), ciepłe (+2), lekko ciepłe (+1), neutralne (0), lekko chłodne (-1), chłodne (-2), zimne (-3), obliczając wskaźnik PMV (przewidywana ocena średnia) i związany z nim wskaźnik PPD (przewidywany procent osób niezadowolonych).

Na podstawie wskaźników PMV i PPD proponuje się określenie granic komfortu cieplnego jako zadawalających dla 80% ludzi, co odpowiada wartości wskaźnika PMV zawartej w granicach - 0,5 < PMV < + 0,5.

Wskaźnik PMV wykorzystywany jest również do klasyfikacji środowisk termicznych gorących i zimnych.

Wartości komfortu cieplnego zmieniają się zależnie od pory roku, a związane są z różnicą temperatur między pomieszczeniem a otoczeniem zewnętrznym.

Według normy PN-83/B-03430 wartości podstawowych parametrów: temperatury i wilgotności wynoszą:

pora roku	temperatura °C	wilgotność względna %
lato	23-25   odchyłka 1,5°C	50 odchyłka 10%
zima	21-22  odchyłka 1-1,5° C	45 odchyłka 10%

Należy tu zaznaczyć, że dla dobrego samopoczucia i dobrej kondycji istotny jest także rozkład temperatur - na wysokości głowy bardziej pożądane są niższe temperatury (18 - 20°), a przy stopach (na podłodze) temperatura ta powinna wynosić 24-26°. Jednocześnie nie powinna ona przekraczać:

• 27° C w pomieszczeniach roboczych, gdzie pracuje się na stojąco

• 29° C w strefie stałego pobytu ludzi (pomieszczenia mieszkalne i biurowe)

• 33° C w kuchniach i łazienkach 35° C w strefie brzegowej.

13. Współczesne i perspektywiczne metody konwersji energii (technologie energetyczne)

Elektrownia konwencjonalna, gazowa, G-P, jądrowa, OZE (słoneczne, wiatraki, wodne, biomasa, geotermia)…temat rzeka

Perspektywiczne: instalacje z ogniwami paliwowymi, ogniwa fotowoltaiczne na orbicie, technologie wodorowe.

14. Procesy konwersji energii

Dostępne rodzaje energii:

• Kinetyczna i potencjalna (wiatr, woda, fale)

• Chemiczna

• Nuklearna

• Promieniowania

Zamieniamy je na energię głównie elektryczną ale także mechaniczną (napęd pojazdów).

Konwersja energii polega na zamianie z jednej formy w inną np. w procesie spalania zamieniamy energię chemiczną na cieplną, w silnikach cieplnych takich jak turbina czy silnik tłokowy zamieniamy energię cieplną w mechaniczną w postaci mocy na wale, która jest dalej przy pomocy generatora zamieniana na energię elektryczną. Procesom konwersji energii towarzyszą straty.

15. Rodzaje odnawialnych źródeł energii i szczególne uwarunkowania ich wykorzystania.

• Wiatraki-można stawiać tam, gdzie wieje wiatr ale też nie za mocno, gdzie nie będą przeszkadzać ptaszkom

• Kolektory i fotowoltaika- trzeba stawiać tak, aby było odpowiednie nasłonecznienie

• Biomasa- tam, gdzie transport nie jest zbyt długi, nie opłaca się przewozić na duże odległości

• Biogaz- koło oczyszczalni, znaczenie lokalne

• Energia wody- dla elektrowni szczytowo- pompowych potrzebujemy różnicy wysokości, dla przepływowych- nie mogą przeszkadzać rybkom

• Energia geotermalna- musimy mieć dostęp do wód o odpowiednio wysokiej temperaturze, aby opłacała się produkcja prądu

16. Sposoby magazynowania energii

• Energia potencjalna- w elektrowniach szczytowo-pompowych

• Ciepło- akumulatory ciepła

• Energia elektryczna- akumulator, bateria- na małą skalę

• Sprężone powietrze- można wykorzystać w szczycie zmniejszając pracę sprężarki i zwiększając moc TG

• Koło zamachowe- rozkręca się i w czasie przerwy w dostawie energii napędza generator zamiast silnika, przyjmuje się, że gdy jego prędkość spadnie do połowy, rozładowało się

17. Rola zużycia energii w rozwoju cywilizacji

Jeśli mamy jakieś nowe urządzenia, które ułatwiają nam życie lub poprawiają jego standard to zazwyczaj są na prąd (telewizor, komputer, mikser, żelazko, robot kuchenny, lampka ;P, telefony komórkowe, lodówki, pralki). Zużywamy więc coraz więcej energii elektrycznej pomimo, ze nowe urządzenia charakteryzują się coraz mniejszą energochłonnością.

18. Scharakteryzować wybrany sieciowy podsystem energetyczny - krajowy system elektroenergetyczny, krajowy system gazu ziemnego, miejski system ciepłowniczy.

Systemy ciepłownicze:

Składa się ze źródła ciepła, systemu przesyłu i rozdziału-sieci ciepłownicze, przepompownie, układy transformacji parametrów nośnika-węzeł cieplny. Źródła ciepła mogą być:

indywidualne-bez przesyłu i rozdziału-mały kocioł gazowy, mikroturbina, pompa ciepła

lokalne-kotłownie osiedlowe

centralne- elektrociepłownie, ciepłownie

układ wymienników może być szeregowo szczytowy i podstawowy plus jeszcze równolegle kocioł szczytowy. Im wyższą temperaturę ma woda sieciowa którą wypuszczamy, tym mniej musimy jej puścić aby dostarczyć daną ilość ciepła, ale tym większe mamy straty więc musimy tu pójść na kompromis. Natomiast jeśli chodzi o wodę powrotną to chcemy aby była jak najzimniejsza, bo wtedy mniej ciepła tracimy na powrocie, mamy niższą temp wody chłodzącej na skraplacz turbiny. W sieci ciepłowniczej stosuje się rury preizolowane. Mają one czujniki usterek działające na zasadzie pomiaru impedancji umieszczone co jakiś czas aby łatwo można było zlokalizować miejsce usterki. W rurociągach sieci ciepłowniczych występują tak ciekawe elementy jak przepustnice-służy do regulacji, odcinania i dławienia, kurki-odcinające, regulacyjne, zawory-odcinające, regulacyjne, dławiące. Przepompownia służy do podniesienia ciśnienia dyspozycyjnego gdy jest ono za niskie skutkiem strat w rurociągu, i aby na powrocie nie było zbyt niskiego ciśnienia.

Węzły ciepłownicze mogą być jedno dwu i trzy funkcyjne co cw i ct. W węźle dwu funkcyjnym mamy regulator zewnętrzny- dostosowuje ciśnienie i ilość ciepłej wody sieciowej która ogrzewa wymiennik cw i co. Przed co jest jeszcze regulator pogodowy, woda powrotna ogrzewa w jeszcze jednym wymienniku cw i wraca do sieci.

Pobór ciepła wykazuje zmiany w cyklu rocznym. W sezonie letnim jest dużo mniejszy niż w zimowym, można trochę zmniejszyć tą różnicę przez zasilanie urządzeń chłodniczych.

Polski system gazowniczy.

W Polsce mamy gaz wysokometanowy, zaazotowany, koksowniczy i propan-butan w Ełku. Własności gazu pod względem obciążenia palnika charakteryzuje liczba Wobbego którą definiuje się wzorem:

LW=W_c* pierwiastek(ro_p/ro_g). system gazowniczy składa się z następujących elementów:

• kopalnie gazu

• instalacje wzbogacania (odazotowanie)

• instalacje odsiarczania (w Polsce były stosowane w podsystemie

gazu koksowniczego)

• przepompownie gazu (sprężarkownie)

• sieci przesyłowe (rurociągi wysokiego ciśnienia 4-8 MPa)

• magazyny gazu

• stacje redukcyjne I° (z ci śnienia wysokiego na średnie)

• sieci dystrybucyjne (rurociągi średniego ciśnienia 4-6 bar)

• stacje redukcyjne II° (z ci śnienia średniego na niskie)

• sieci i instalacje niskiego ciśnienia (13-20 mbar nadciśnienia)

• instalacje nawaniania gazu

Polska sieć gazownicza ma prawie 10 000 km, rocznie przepływa ponad 14 mld m³ gazu. Polska importuje ok. 40% gazu z Rosji. Krajowe wydobycie pozwala na zaspokojenie ok. 30% zapotrzebowania. Planuje się budowę gazo portu w Świnoujściu i być może w Gdańsku, celem dywersyfikacji dostaw, ale i tak rosyjski gaz jest najtańszy. Magazyny podziemne stanowią rezerwę strategiczną, i służą wyrównaniu obciążenia, w Polsce ponad 1,5 mld m³.

System elektroenergetyczny.

W systemie występują sieci WN>=110kV, SN- 6-110kV, NN=0,4 kV. Elektrownie są przyłączone do sieci WN, odbiorcy przemysłowi mogą być przyłączeni do SN, a indywidualni SA do NN. GPZ- czyli główny punkt zasilania rozprowadza na miasto energię o napięciu 5-15 kV. W Polsce moc zainstalowana jest na poziomie 35 GW, a osiągalna 30GW. Maksymalne zapotrzebowanie około24 GW, a roczna produkcja energii elektrycznej na poziomie 160 TWh. W strukturze paliwowej polskiego sektora energetycznego dominuje węgiel, stanowiąc ok. 90% używanych paliw. Poziom wydobycia węgla w Polsce spada. Większość mocy zainstalowanych (ponad 90%) stanowią siłownie, dla których paliwem jest węgiel. Mamy około 700 MW w EC gazowych i jakieś 2000MW w elektrowniach wodnych. Większość Polskiej energii odnawialnej stanowi biomasa. Większość polskich elektrowni została wybudowana w latach 70tych i 80 tych. Mamy przestarzałe bloki o kiepskiej sprawności. Do nowych inwestycji należą Bełchatów 2, Łagisza i Pątnów. Przeciętna sprawność polskiego bloku jest na poziomie 35%, podczas gdy średnia europejska jest na poziomie 42%. Mamy jakieś 350 MW w wiatrakach i chcemy zainstalować kolejne 300. Zapotrzebowanie na energię elektryczną zmienia się w ciągu doby o ok. 30%. Polski system elektroenergetyczny jest scentralizowany. Występują takie elementy jak operator sieci przesyłowej, który może włączać lub wyłączać jednostki wytwórcze oraz krajowa dyspozycja mocy. Muszą oni jednak w swoich działaniach liczyć się z pewnymi ograniczeniami np. nie mogą przeciążać sieci.

19. Siłownie gazowe i parowe. Struktury technologiczne, najważniejsze parametry, ich wpływ na sprawność i moc.

Sprawność siłowni parowej zależy od parametrów pary, przegrzewu i regeneracji oraz ciśnienia w skraplaczu i związanej z nim temperatury oddawania ciepła.

Siłownie gazowe są wrażliwe na warunki otoczenia- ze wzrostem temperatury zewnętrznej moc spada, muszą dostawać czyste paliwo (bez PM). Sprawność zależy też od temperatury spalin przed turbiną. Dużą część mocy pobiera sprężarka.

Stosunek temperatury max do min, TG jest wrażliwa na zmiany temperatury otoczenia, z jej spadkiem rośnie sprawność i moc jednostkowa, dlatego silniki lotnicze mają dobrą sprawność

Spręż- istnieje pewien optymalny spręż przy którym mamy maksimum sprawności, a także nie pokrywający się z nim spręż dla max mocy, przy czym spręż dla optymalnej sprawności jest większy niż dla optymalnej mocy

Sprawność turbiny znacznie spada ze spadkiem obciążenia, więc dobrze gdy pracuje ona w warunkach zbliżonych do obliczeniowych

Na poprawienie sprawności wpływają regeneracja, chłodzenie międzystopniowe i podgrzew międzystopniowy

20. Materiały stosowane do budowy urządzeń energetycznych. Omówić na przykładach.

Głównie stale o różnej zawartości dodatków stopowych. Na wirniki WP stale austenityczne, na kadłuby zwykłe stale ferrytyczne. W TG przy wysokich temp stale na osnowie niklu i kobaltu, pokrycia ceramiczne.

Należy pamiętać, że poniżej 300^o pełzanie nie odgrywa roli i nie trzeba stosować materiałów żaroodpornych.

• Żeliwo- nadaje się na mało obciążone części kadłubów i tarcz kierowniczych pracujących w temperaturach poniżej 250^o- części NP.

• Żeliwo perlityczne- podobne zastosowania dla temperatur poniżej 350^o.

• Stale węglowe- umiarkowanie obciążone części kadłubów i tarcz kierowniczych dla temperatur poniżej 400^o.

• Niskostopowe i stopowe stale żaroodporne(zwane żaroodpornymi stalami ferrytycznymi)- do3%= niskostopowe, do 5% = stopowe, z dużym dodatkiem chromu stosowane na łopatki TP i kadłuby części WP turbin EJ, stale niskostopowe ogólnie do 480-500^o, a stale stopowe w Polsce do 540^o.

• Wysokostopowe stale żaroodporne (austenityczne)- zawierają dużo niklu i chromu, pracują przy dużych obciążeniach mechanicznych, dla mniejszych mogą pracować w zakresie temperatur 650-700^o.

W TP wirniki i łopatki wykonywane są głównie ze stali austenitycznych, natomiast kadłuby i tarcze kier owcze ze stali ferrytycznych a w częściach niskoprężnych ze stali węglowych a nawet żeliwa.

W TG dla wirników i łopatek dominują stopy na osnowie niklu i kobaltu, a tarcze i kadłuby strzelam że stale austenityczne.

11

---